Java容器解析系列(14) IdentityHashMap详解
IdentityHashMap,使用什么的跟HashMap相同,主要不同点在于:
- 数据结构:使用一个数组
table来存储key:value,table[2k]为key,table[2k + 1]为value,也即:
key:value ==> table[2k]:table[2k + 1](HashMap使用数组 + 链表); IdentityHashMap中的key和value通过==来比较是否相等(HashMap通过equals());IdentityHashMap中的 hash冲突解决方式为线性探测法(HashMap为拉链法);
具体,我们来看关键源码:
/**
* 数据存储结构:
* 使用一个数组table来存储 key - value,第 table[2k] 为key, table[2k + 1] 为value,也即:
* key:value ==> table[2k]:table[2k + 1]
* IdentityHashMap 中的 key 和 value 通过 "==" 来比较是否相等(HashMap通过equals()来比较是否相等)
* @since 1.4
*/
public class IdentityHashMap<K, V> extends AbstractMap<K, V> implements Map<K, V>, java.io.Serializable, Cloneable {
private static final int DEFAULT_CAPACITY = 32;
private static final int MINIMUM_CAPACITY = 4;
private static final int MAXIMUM_CAPACITY = 1 << 29;
private transient Object[] table;// 存储键值对的数组
private int size;
private transient int modCount;
private transient int threshold;
private static final Object NULL_KEY = new Object();
// 如果key为null,使用NULL_KEY代替
private static Object maskNull(Object key) {
return (key == null ? NULL_KEY : key);
}
// 如果之前key为null,被替换为NULL_KEY,现在替换回来
private static Object unmaskNull(Object key) {
return (key == NULL_KEY ? null : key);
}
public IdentityHashMap() {
init(DEFAULT_CAPACITY);
}
// 各种构造器方法,省略......
// 构造器中都会调用该方法
private void init(int initCapacity) {
threshold = (initCapacity * 2) / 3;
// 因为键值存储在同一个数组中,所有数组大小为初始容量的2倍
table = new Object[2 * initCapacity];
}
private static int hash(Object x, int length) {
// 使用System.identityHashCode(x)计算hash值
int h = System.identityHashCode(x);
// 扰动;并且该表达式保证了元素的散列值是偶数
return ((h << 1) - (h << 8)) & (length - 1);
}
// hash冲突解决方式:线性探测法(linear-probe);因为key后面立马是value,这里线性探测每次递增2;
// 并且这里实现了循环探测;
private static int nextKeyIndex(int i, int len) {
return (i + 2 < len ? i + 2 : 0);
}
public V get(Object key) {
Object k = maskNull(key);
Object[] tab = table;
int len = tab.length;
int i = hash(k, len);
while (true) {
Object item = tab[i];
if (item == k)
return (V) tab[i + 1];// 如果第i个位置存储为key,第i+1位置则存储为对应的value
if (item == null)
return null;
// 线性探测
i = nextKeyIndex(i, len);
}
}
public boolean containsValue(Object value) {
Object[] tab = table;
for (int i = 1; i < tab.length; i += 2)
// value也使用"=="判断相等
if (tab[i] == value && tab[i - 1] != null)
return true;
return false;
}
public V put(K key, V value) {
// 这里必须为 null 提供mask,因为在进行遍历,get()等操作时,如果遇到key为null,则认为该位置没有键值对
Object k = maskNull(key);
Object[] tab = table;
int len = tab.length;
int i = hash(k, len);
Object item;
// key为null,则认为该位置没有键值对
while ((item = tab[i]) != null) {
if (item == k) {// 通过"=="判断key相同
V oldValue = (V) tab[i + 1];
tab[i + 1] = value;
return oldValue;
}
i = nextKeyIndex(i, len);// 线性探测
}
modCount++;
// 如果第i个位置存储为key,第i+1位置则存储为对应的value
tab[i] = k;
tab[i + 1] = value;
if (++size >= threshold)
resize(len); // len == 2 * current capacity.
return null;
}
// 每次扩容为原来的2倍
private void resize(int newCapacity) {
int newLength = newCapacity * 2;
Object[] oldTable = table;
int oldLength = oldTable.length;
if (oldLength == 2 * MAXIMUM_CAPACITY) { // can't expand any further
if (threshold == MAXIMUM_CAPACITY - 1)
throw new IllegalStateException("Capacity exhausted.");
threshold = MAXIMUM_CAPACITY - 1; // Gigantic map!
return;
}
if (oldLength >= newLength)
return;
Object[] newTable = new Object[newLength];
threshold = newLength / 3;
// 对每个键值对重新进行散列到新数组中
for (int j = 0; j < oldLength; j += 2) {
Object key = oldTable[j];
if (key != null) {
Object value = oldTable[j + 1];
oldTable[j] = null;
oldTable[j + 1] = null;
int i = hash(key, newLength);
while (newTable[i] != null)
i = nextKeyIndex(i, newLength);
newTable[i] = key;
newTable[i + 1] = value;
}
}
table = newTable;
}
public V remove(Object key) {
Object k = maskNull(key);
Object[] tab = table;
int len = tab.length;
int i = hash(k, len);
while (true) {
Object item = tab[i];
if (item == k) {
modCount++;
size--;
V oldValue = (V) tab[i + 1];
tab[i + 1] = null;
tab[i] = null;
// 第i个位置的键值对移除了,空出了位置,看后面是否有键值对要填补这个位置(有些键值对是因为线性探测导致其位置偏离了其hash值)
closeDeletion(i);
return oldValue;
}
if (item == null)
return null;
i = nextKeyIndex(i, len);
}
}
// 指定位置的键值对移除了,空出了位置,看后面是否有键值对要填补这个位置(有些键值对是因为线性探测导致其位置偏离了其hash值)
private void closeDeletion(int d) {
// Adapted from Knuth Section 6.4 Algorithm R
Object[] tab = table;
int len = tab.length;
Object item;
// d:空出来的键值对位置
// i:当前处理的键值对位置
// 直到key==null时才退出循环
for (int i = nextKeyIndex(d, len); (item = tab[i]) != null; i = nextKeyIndex(i, len)) {
int r = hash(item, len);
// i != r:证明item是被线性探测后放置在位置i;
// 这种情况 在插入时,线性探测出现了循环
// i<r:item通过线性探测到前面位置r前面去了
// ___i____r_____d____ i<r<=d
// ___d____i_____r____ d<=i<r
// 这个表达式相当于 (i < r) && !(i < d && d < r),也即 __i__d__r__(这种情况不能处理,因为这种情况下,因为线性探测是向后循环探测)
if ((i < r && (r <= d || d <= i))
||
(r <= d && d <= i)// 表示情况:___r____d____i____,建议先理解这种更简单的情况
) {
// 把item对应的键值对放置到位置d;位置i为新空出来的键值对位置;
tab[d] = item;
tab[d + 1] = tab[i + 1];
tab[i] = null;
tab[i + 1] = null;
d = i;
}
}
}
public void clear() {
modCount++;
Object[] tab = table;
for (int i = 0; i < tab.length; i++)
tab[i] = null;
size = 0;
}
// Object方法代码,省略
// 常用Map代码,省略
// 序列化相关代码，省略
}
Let's go change the world,or changed by the world
